본 연구에서는 소형망원경과 DSLR 카메라를 이용하여 소행성의 겉보기 운동을 관측하고, 시차와 거리 관계를 확인하는 탐구 프로그램을 구상하여 제안하였다. 시차-거리 관계는 천문학의 기본 개념 중 하나인 거리 측정 사다리의 가장 아래 발판에 대한 수학적 근거를 제공하는 중요한 원리이다. 관측 시점에서 지구로부터의 거리가 다른 세 개의 소행성(3122 Florence, 27 Euterpe, 3 Juno)의 관측 자료를 활용하여 적경과 적위의 변화로부터 겉보기 운동을 살펴보았다. 관측 당시 세 소행성은 모두 충 부근에 위치하여 적경이 감소하는 경향을 보였으며, 일정한 적경 감소경향을 제거하면 지구 자전에 의한 시차를 분리해 낼 수 있었다. 일주시차를 활용하여 3122 Florence까지의 거리를 실제 값과 10 % 이내의 오차로 구하였다. 또한 27 Euterpe와 3 Juno에 대해서는 알려진 거리를 활용하여 이에 해당하는 시차가 관측 자료와 잘 맞는지를 살펴보았으며, 알려진 거리의 10~20 % 변화폭 이내에서 결정하는 시차가 관측 자료를 가장 잘 설명함을 확인할 수 있었다. 소형망원경과 DSLR 카메라의 결합으로 소행성대에 위치한 소행성들에 대해서도 시차를 이용한 상대적인 거리 비교가 충분히 가능하다고 할 수 있다. 본 연구에 제시된 탐구 과정을 바탕으로 현장에서 활용할 수 있는 6차시 분량의 프로그램을 제시하였으며, 삼각함수, 통계 등 수학적 분석 기법을 활용한 프로그램은 학생들의 과학적 탐구 역량 증진에 도움이 될 것으로 기대된다.

In this study, we propose an inquiry program to investigate a parallax-distance relation, based on the apparent motion of the asteroids using a small-aperture telescope combined with DSLR camera. A parallax-distance relation provides mathematical support to the first rung of the distance ladder, which is one of the most fundamental concept in astronomy. We used the observation data of three asteroids, 3122 Florence, 27 Euterpe, and 3 Juno, of which distances from the Earth is different at the time of observation. From the variation of right ascension and declination, we studied their apparent motions. At the time of observation, all three asteroids were in opposition, showing the trend that the right ascension decreases. By removing the trend of constantly decreasing right ascension, we could isolate the parallax due to the rotation of the Earth. Using the diurnal parallax, the distance to 3122 Florence was derived within the 10 % error from the known distance. In case of 27 Euterpe and 3 Juno, we checked whether the observed data is well fitted to the known distance to these asteroids, and found that a parallax that corresponds to the 10~20 % uncertainty from the known distance is best to describe the observed data points. It is possible to compare relative distances to different main-belt asteroids by observations with small-aperture telescope and DSLR camera. We suggest a 6-class hour program that can be adopted to fields of educational institutes, applying the inquiry process introduced in this study. The program utilizes mathematical analysis methods including trigonometry and statistics, and is expected to increase students’ capability of scientific investigation.